NiO/PB复合电致变色薄膜的制备及其性能研

采用水热法制备了垂直生长的氧化镍(NiO)纳米片薄膜, 并利用电沉积法将普鲁士蓝(PB)负载到NiO纳米片薄膜上, 制备了新型的NiO/PB复合电致变色薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)对样品的晶型以及微观形貌进行了表征, 采用紫外-可见光光度计以及电化学工作站对NiO/PB复合薄膜的电化学和电致变色性能进行了研究和表征。结果表明: NiO/PB复合电致变色薄膜具有多孔结构和较大的比表面积, 可以增大电解质与电极材料的接触面积。PB成功负载到NiO薄膜表面, 使NiO/PB复合薄膜表现出较大的电流密度。相比于单层NiO薄膜, NiO/PB复合薄膜表现出更好的电致变色性能, 其光调制范围可以达到46%, 着色效率为141 cm²/C, 并且其着色时间可以缩短到5 s, 褪色时间为6 s。     

TiO2基底对MoO3/TiO2复合薄膜电致变色性能的影响EI北大核心CSCD

采用水热法首先在导电玻璃上制备TiO2纳米线,随后电沉积涂覆MoO3薄膜,成功制备MoO3/TiO2复合薄膜。利用电化学测试与光谱测试,得到MoO3/TiO2复合薄膜的扩散系数、着色/退色的响应时间、光密度、电致变色可逆性和着色效率等参数,研究不同水热生长时长TiO2纳米线基底对MoO3/TiO2复合薄膜的电致变色性能的影响。结果表明:水热生长6h TiO2纳米线的MoO3/TiO2复合薄膜具有最佳的电致变色性能,扩散系数为2.86×10^-12 cm^2·s^-1,可逆性值为60.88%,光密度为0.41,着色效率达到124.49 cm^2·C^-1,着色和退色响应时间分别为13.53 s和12.65 s。     

低维氧化镍/聚苯胺核壳纳米结构的控制生长与电致变色性能研究

氧化镍和聚苯胺是典型的无机/有机电致变色材料,各有其优缺点。如果将两种材料相结合,可得到电致变色性能更加优良的NiO/PANI复合材料。本文通过水热法与电聚合相结合的方法制备了氧化镍(NiO)纳米线/聚苯胺(PANI)与氧化镍纳米片/聚苯胺核壳纳米结构。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱和电化学测量装置研究了纳米复合结构的形貌、结构、成分和电致变色性能。研究成果显示,复合后NiO/PANI纳米线核壳结构在可见光与近红外区域的电致变色性能都获得了显著增强。而NiO/PANI纳米片核壳结构在可见光区域内电致变色性能有所减弱,但是在近红外区域内的光学对比度有显著增强。本工作将为研究新型低维无机/有机纳米结构电致变色材料与器件提供有益的参考。     

离子液体电沉积制备Cu掺杂NiO电致变色薄膜及其性能EI北大核心

NiO是一种常见的电致变色材料,元素掺杂改性是改善NiO薄膜电致变色性能的重要方法。以离子液体为介质,采用电沉积法制备Cu掺杂NiO薄膜,并研究Cu元素掺杂对NiO薄膜电致变色性能的影响。结果表明:Cu掺杂NiO薄膜的电致变色性能相较于纯NiO薄膜有明显提升。Cu掺杂含量为6%(原子分数,下同)时,薄膜光调制范围最大,为54.7%,着色效率最高,为61.54 cm^(2)/C,Cu掺杂含量为12%时,薄膜的着褪色响应时间最短,分别达到2.7 s与2.6 s。薄膜的物相结构为面心立方晶相Ni_(1-x)Cu_(x)O,由纳米粒子堆积而成,表面存在大量利于离子扩散的孔隙。     

MoO_(3)/WO_(3)复合薄膜的制备及其电致变色性能EI北大核心

采用水热法与电化学沉积法相结合的方式,以导电玻璃为基底制备不同MoO_(3)沉积周期的MoO_(3)/WO_(3)复合薄膜。利用电化学性能测试与光谱测试,得到了MoO_(3)/WO_(3)复合薄膜的电致变色可逆性、光密度值(ΔOD)、着色效率、稳定性和响应时间等性能参数。结果表明,电沉积8个周期MoO_(3)的MoO_(3)/WO_(3)复合薄膜与单一WO_(3)纳米棒薄膜和MoO_(3)薄膜相比具有最佳的电致变色性能,其电致变色可逆性为62.19%,光密度为0.61,着色效率为153.16 cm^(2)/C,着色和褪色响应时间分别为8.37 s和4.77 s,同时,具有更窄的带隙和更高的循环稳定性。     

退火温度对聚乙二醇改性氧化钨薄膜结构及电致变色性能的影响

为改善氧化钨薄膜的电致变色性能,通过溶胶-凝胶法钨粉过氧化路线制备了聚乙二醇改性的氧化钨电致变色薄膜,并对其进行了不同温度的热处理,研究了不同退火温度对聚乙二醇改性氧化钨薄膜结构及电致变色性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、光谱椭偏仪(SE)、紫外-可见分光光度计、电化学工作站对薄膜的微观结构、光谱调制能力、着色效率、离子扩散能力、可逆性和响应时间及循环稳定性进行了表征和分析。结果表明,适当温度的热处理可以得到一种多孔的纳米晶/非晶复合结构薄膜,从而更有利于离子在薄膜中的扩散与迁移;300℃热处理PEG改性WO3薄膜表现出较高的光学调制幅度、着色效率以及良好的循环可逆性。     

核壳结构WO_3/V_2O_5纳米线复合薄膜的制备及其电致变色性能研究

采用溶剂热法在氟掺杂的锡氧化物导电玻璃衬底上成功合成制备了长度为400~2000 nm,从基底(80 nm)到尖端(30 nm)锥状塔式WO_3纳米线薄膜,进而通过电化学沉积法在WO_3纳米线表面均匀沉积V_2O_5纳米颗粒,从而得到核壳结构WO_3/V_2O_5纳米线复合薄膜。运用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段对复合薄膜进行表征,并运用循环伏安法、计时电流法和紫外可见光谱分析研究了该复合薄膜的电化学性能和光学性能。结果表明,与单一的V_2O_5薄膜相比,该复合薄膜的电致变色性能获得了显著增强。具有更好的循环稳定性、更大的透射率调制幅度(776 nm为67%)和更高的着色效率(776nm为13.5 cm2/C)。该法制备WO_3/V_2O_5核壳纳米结构电致变色综合性能优良,有望在隐身材料和智能变色薄膜材料等领域得到广泛应用。     

用脉冲电沉积法制备两类纳米介孔氧化镍电致变色薄膜的研究

采用脉冲电沉积技术在ITO导电玻璃上制备了NiO电致变色薄膜,并用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分析薄膜的结构、形貌和成份,用紫外-可见光分光光度计测试薄膜的光学性能,用循环伏安法测试薄膜的电化学性能,对比研究了Co掺杂对NiO薄膜电致变色性能的影响。结果表明Co掺杂优化了NiO薄膜表面形貌,形成了均匀分布的纳米介孔微结构,从而提高了薄膜电化学活性,同时提高了薄膜的光调制幅度。     

静电喷雾法/原位洗脱法结合制备电致变色薄膜EI北大核心CSCD

电致变色材料在提倡低碳节能的发展理念下有很好的发展前景,而探索一种高效简单且性能优异的制备工艺尤为重要。利用静电喷雾法结合原位洗脱法制备了聚合物电致变色薄膜。根据电解质盐的颜色适配性和溶解性,选择四丁基高氯酸铵(TBAP)作为模板剂,在易加工的TPA-OMe-PA溶液中添加不同比例的电解质盐,然后利用静电喷雾技术在ITO玻璃表面沉积制备薄膜,再通过原位洗脱法去除其中的模板剂-电解质盐,最终制备出含有多层级孔结构的聚合物薄膜。采用电子扫描显微镜对其形貌进行分析,利用电化学工作站结合紫外/可见/红外光谱仪研究了薄膜的电致变色性能。研究结果表明,利用静电喷雾技术与原位洗脱法制备的聚合物薄膜具备多层级孔结构和良好的电致变色性能。其中电解质含量为33.3%(质量分数)时,多层级孔隙率最高,且电致变色性能最为优异,漂白时间/着色时间缩减至0.6 s/1 s,着色效率达到608.2 cm^(2)·C^(-1),为已报道基于相同材料的电致变色薄膜的最快响应速度。     

制备NiO电致变色薄膜的低电压反应离子镀工艺研究

采用低电压反应离子镀工艺制备NiO电致变色薄膜,重点研究不同的氧气分压对NiO薄膜的电致变色特性的影响,通过与普通电子束蒸发工艺制备的NiO薄膜进行物理性能和电致变色性能的比较,以及在塑料基板上制备NiO电致变色薄JP2 膜的讨论,总结出低电压反应离子镀技术制备NiO电致变色薄膜的工艺和优势.     

基于Cu3(HHTP)2薄膜的离子液体电致变色电极

室温离子液体具有宽电化学窗口和良好的环境稳定性, 是电致变色器件的理想电解质。然而传统电致变色材料的晶格间隙较窄, 限制了离子液体中大尺寸离子的扩散, 且大离子反复脱/嵌会破坏传统电致变色材料的结构, 导致性能衰减。金属有机框架材料(MOFs)是一种具有拓扑结构的多孔晶态材料, 有望为离子液体中大尺寸离子的传输提供通道。本工作在导电玻璃表面制备了三亚苯类Cu₃(HHTP)₂ (HHTP=2,3,6,7,10,11-六羟基三苯并菲) MOF薄膜, 并研究了Cu₃(HHTP)₂薄膜在离子液体电解质中电化学和电致变色行为和性能。结果表明, 相对于传统的LiClO₄/PC和NaClO₄/PC电解质, Cu₃(HHTP)₂薄膜在离子液体[EMIm]BF₄中表现出更低的接触电阻和更高的离子扩散效率, 电极的着色/褪色速度得到了显著提高(着色时间由10.3 s缩短至8.0 s, 褪色时间由23.6 s缩短至5.2 s)。同时, Cu₃(HHTP)₂薄膜在[EMIm]BF₄中也具有更高的光调制范围和着色效率。这项工作展现出MOFs/离子液体电化学体系在电致变色领域中的潜在应用价值。     

钴掺杂对氧化镍薄膜电致变色性能的影响

采用恒电位法在FTO玻璃上沉积Co与Ni摩尔比为0.16:1的薄膜,用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分析了膜的成分、结构和形貌,用紫外-可见分光光度计表征了膜的透光性能,用循环伏安法表征了膜的电化学稳定性和可逆性,用双电位阶跃法表征了膜的开关响应时间,研究了钴掺杂对氧化镍薄膜电致变色性能的影响。结果表明,钴掺杂使NiO薄膜颗粒更加细小和均匀,提高了薄膜在可见光波段着色态与消色态之间的透光率差值,降低了电致变色反应的工作电压,有利于薄膜在电致变色过程的可逆性,缩短了着色响应时间。     

层状自组装聚苯胺纳米复合电致变色薄膜的制备与性能

质轻、柔性、多色电致变色材料是柔性电致变色显示技术实用化、进而取代目前阴极射线管和液晶显示技术的关键。主链共轭型本征态导电聚合物聚苯胺因其原料来源广泛、转换电势低、变色范围宽、易于制成柔性薄膜而成为制备全固态柔性电致变色器件的首选材料。基于静电作用的层状自组装技术，能在分子层次上实现诸多材料的复合，并实现结构与性能的调控，因此成为设计组装具有特定性能的聚苯胺纳米复合电致变色薄膜的重要方法。讨论了层状自组装聚苯胺纳米复合电致变色薄膜的制备与性能，认为采用结构与性能可控的纳米结构层状自组装技术制备聚苯胺纳米复合电致变色薄膜是提高其综合性能并最终实用化的重要途径。     

钛掺杂三氧化钨薄膜结构与电致变色性能研究

通过射频溅射法, 常温下制备了纯相WO₃和Ti掺杂WO₃薄膜, 采用XRD、SEM、Raman、电化学工作站、紫外-可见-近红外分光光度计等对薄膜的微观结构、循环稳定性、光学性能进行了表征和分析。研究发现: 钛掺杂对WO₃薄膜的表面形貌和光学常数影响不明显, 但使薄膜的晶化温度升高。电化学测试结果表明, Ti掺杂可以提高离子在薄膜中注入/抽出的可逆性, 提高薄膜的循环稳定性, 同时薄膜的响应速度和光学调制性能也得到提高, 掺杂后薄膜着色态和漂白态的响应时间分别由9.8、3.5 s减小为8.4、2.7 s, 因此Ti掺杂WO₃薄膜具有更好的电致变色性能。     

ITO/TiO2-xNx/NiO复合电极制备及其光电化学性能

以三乙胺为氮源,钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备氮掺杂TiO2,并用旋涂法制备ITO导电玻璃为基材的氮掺杂TiO2薄膜,经300℃、400℃、500℃处理制得ITO/TiO2-xNx薄膜。采用XRD、XPS、SEM和UV-Vis吸收光谱等对样品进行表征,并进行光电化学性能测定,结果表明500℃处理制得的ITO/TiO2-xNx薄膜具有最佳的光电催化性能。进一步采用化学沉积法在ITO/TiO2-xNx薄膜表面上沉积多孔NiO薄膜,制得ITO/TiO2-xNx/NiO复合薄膜,研究表明该复合薄膜具有很好的光电致色特性及储放电性能,可应用于光电致变色和光电能量储存领域。     

四元掺杂电致变色薄膜材料的制备及其性能的研究

用溶胶 凝胶法首次制备了组分为 WO3、TiO2、CrO3、PEO的四元掺杂电致变色薄膜材料,得到了较佳的组分配比,用 TG DTA,XRD 研究薄膜材料的结构变化,推断出最佳热处理温度。循环伏安和可见光透过率测试表明该薄膜材料有较好的电化学性能和阴极着色效应,可以作为电致变色器件中的阴极电致变色层薄膜材料。     

PEO／V2O5纳米复合薄膜的变色特性研究

为改善V2O5薄膜的电致变色性能，采用溶胶-凝胶法将具有高离子电导率并具有水溶性的聚环氧乙烷（PEO）直接嵌入V2O5层间，制备了PEO／V2O5纳米复合薄膜。采用标准三电极法从0．5mol／L LiClO4的PC电解质溶液向PEO／V2O5纳米复合薄膜注入锂离子，测量了纳米复合薄膜在注入不同数量锂离子时的可见光透射光谱以及对应的颜色变化，并运用循环伏安法测试其电化学性能。实验结果表明，PEO／V2O5纳米复合薄膜的循环伏安图出现了2对氧化还原峰，并且具有稳定的循环可逆性。随着应用电压的不同，薄膜呈现黄色、绿色和蓝色的多色可逆变化。PEO／V2O5纳米复合薄膜的电化学稳定性和机械性能都优于V2O5干凝胶薄膜，可以作为电致变色材料得到应用。X射线光电子能谱（XPS）成分分析表明PEO／V2O5纳米复合薄膜的电致变色效应与V、O的化合价和化学环境密切相关。     

聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化石墨烯纳米杂化结构薄膜的设计合成与电致变色性能研究

本文成功地将聚(3,4乙烯二氧噻吩)(PEDOT)纳米颗粒修饰在氧化石墨烯(GO)纳米片表面,获得了PEDOT/GO杂化纳米结构。采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱对杂化结构的形貌、微观结构、振动能级特征和表面化学状态进行了表征和分析。电化学性能与光吸收性能测试表明,与PEDOT薄膜相比PEDOT/GO杂化结构的电致变色性能获得了显著的提高,PEDOT/GO杂化结构在480 nm处的着色态和褪色态之间的对比度由杂化之前的23.4%提高到了杂化后37.6%,着色时间和褪色时间分别由1800 ms和1500 ms缩短为600 ms和700 ms,着色效率则由杂化前的55.8 cm2/C提高至杂化后的83.4 cm2/C。研究表明PEDOT/GO杂化结构在发展新型电致变色材料方面具有很大的潜力,在智能窗、可见光隐身材料等领域有望获得广泛的应用。     

NiO/TiO_2纳米复合电极的制备及电化学性能研究

金属氧化物理论上具有较高的比电容,是赝电容超级电容器的主要电极材料,不同的沉积方法将直接影响到其电化学性能。首先采用阳极氧化法制备高度有序的TiO_2纳米管阵列作为基底,分别采用化学沉积法和电化学沉积法(差分脉冲伏安法)沉积NiO,测试并比较所沉积NiO的电化学性能。电子扫描显微镜表征发现化学沉积的NiO颗粒较大未能均匀沉积,电化学沉积法沉积形成的NiO颗粒较小且均匀附着在纳米管中。恒流充放电结果显示电化学沉积法制备的复合电极获得了60mF/cm~2的比电容,可以用作电化学超级电容器的电极材料。     

纳米片阵列NiO锂离子电池负极材料赝电容性能研究

采用水热法和化学浴沉积法，在碳布(CC)表面构建NiO纳米片阵列(CC/NiO)。两种方法制备的NiO均为片状立方晶型的NiO,水热法制备的NiO结晶性优于化学浴法制备的NiO。将两种方法制备的CC/NiO作为锂离子电池负极材料，测试其电化学性能。发现在2 mA/cm²的电流下经过500圈的循环后，水热法制备的CC/NiO负极材料的容量高出水浴法制备的CC/NiO负极材料近22%,表现出了优异的电化学性能。其原因主要在于水热法制备的CC/NiO纳米片生长平直并且结晶性好，使得其赝电容带来的超理论容量增加，在1.0 mV/s的扫速下赝电容占总容量的贡献为80%左右。